基于PUF的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议

作者：侯琬钰; 孙钰^*; 李大伟; 崔剑; 关振宇; 刘建伟

来源：计算机研究与发展, 2021, 58(10): 2265-2277.

• 5G V2X
• 伪身份
• 物理不克隆函数
• 双向认证
• 密钥协商
• 隐私保护

针对目前5G车联网中车辆之间(vehicle-to-vehicle, V2V)通信的认证与密钥协商方案算法复杂、时延高的问题,提出一种基于物理不可克隆函数(physical unclonable function, PUF)的5G车联网V2V匿名认证与密钥协商协议.协议通过引入轻量级PUF避免了V2V认证中的数字签名操作,并精简通信步骤,成功减轻车辆的计算和通信开销.协议还借助PUF实现了车辆的车载单元(on board unit, OBU)和5G SIM卡的绑定,解决了身份假冒问题.同时,通过构建身份索引表,实现监管部门通过5G服务网(serving work, SN)对车辆的伪身份溯源,满足条件匿名性要求.使用形式化工具AVISPA验证了协议在Dolve-Yao模型下的安全性,并在计算开销、通信开销、安全性方面优于已有的车联网匿名通信协议,可为5G车联网的V2V通信提供基本安全保障.

• 单位
  北京航空航天大学; 工业和信息化部